Seres Imre

mJ osztályú lézer impulzusok nemlineáris utókompresszálása a néhány ciklusú tartományig

Szegedi Tudományegyetem

Fizika Doktori Iskola

Várallyay Zoltán Krisztián

egyéni

PhD

A rövid impulzusú, femtoszekundumos lézerrendszereket a legkorszerűbb természet-tudományos kutatátásokban használják, mint amilyen a mai tudományos élvonalba tartozó attoszekundumos impulzus generálás [1,2]. A nagy átlagteljesítmény (pl. 100 W @1.03 m, 100 kHz) elengedhetetlen, hogy a nagyon kis hatásfokkal létrejövő magas harmonikus generálás (HHG) megfelelő energiájú attoszekundumos impulzusokat hozzon létre és azok további tudományos vizsgálatokhoz használhatóak legyenek. Az attoszekundumos metrológiában [3] ugyanakkor jelentőssége van az attoszekundumos impulzusok hasonlóságának is, amelyet úgy lehet biztosítani, ha az attoszekundumos impulzust keltő femtoszekundumos impulzus rövid (egy-két ciklusú) és emellett ebben az egy-két ciklusban az elektromágneses tér mindig ugyanolyan fázisban van. Ezt nevezzük vivő burkoló fázisnak (CEP). Az ilyen, néhány ciklusú lézerimpulzus előállítása nagy átlagteljesítmények mellett viszont csak a chirp-ölt impulzus erősítéssel [4] oldható meg, amely kompresszálás után további spektrális kiszélesítéssel és további kompresszióval érhető el több fokozatban [5-7]. Ezt a nemlineáris spektrális kiszélesítést néhány éve, nemes gázzal feltöltött üreges magú kapilláris szállal (HCF) érték el [7], illetve a kompressziót az azt követő chirp-ölt tükrökkel, mint fáziskorrigáló eszközzel. De annak hosszú távú stabilitási problémái miatt hamarosan áttértek a Harriot cellás, nemes gázzal töltött több utas cellákra (MPC), amelyek hosszú távon is jó stabilitási tulajdonságokkal bírnak és hamarosan az 500 W-os, sub-7 fs-os (pl. @100 kHz, 1m) impulzusok is elérhetőek lesznek további optimalizálással a kompressziós fokozatokban [8]. A jelölt feladata az ELI-ALPS lézeres kutatóintézetben található lézerrendszerek kompressziós fokozatainak optimalizálása és kiegészítése további nemlineáris és kompressziós fokozatokkal úgy, hogy a lehető legnagyobb csúcsintenzitás mellett a lehető legrövidebb lézerimpulzusokat tudjon előállítani a rendszer közel diffrakció limitált nyaláb paraméterekkel. Nyalábhibák korrigálása (pl. asztigmia) és CEP stabilitás fenntartása ugyancsak a feladat része egyes lézerrendszerek esetén. A nemlineáris kompresszió és a magasabb rendű diszperziós paraméterek hatásának numerikus modellezése főként osztott operátoros terjedési algoritmusokkal elősegítheti a fizikai realizálást. Irodalom [1] S. Kühn et al., ‘The ELI-ALPS facility: The next generation of attosecond sources’, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 50, no. 13, 2017, doi: 10.1088/1361-6455/aa6ee8. [2] D. Charalambidis et al., The extreme light infrastructure—attosecond light pulse source (ELI-ALPS) project, no. 9783319648392. 2017. doi: 10.1007/978-3-319-64840-8_10. [3] M. Hentschel et al., ‘Attosecond metrology’, Nature, vol. 414, no. 6863, pp. 509–513, Nov. 2001, doi: 10.1038/35107000. [4] D. Strickland and G. Mourou, ‘Compression of amplified chirped optical pulses’, Optics Communications, vol. 55, no. 6, pp. 447–449, Oct. 1985, doi: 10.1016/0030-4018(85)90151-8. [5] S. Hädrich et al., ‘Energetic sub-2-cycle laser with 216 W average power’, Optics Letters, vol. 41, no. 18, p. 4332, 2016, doi: 10.1364/ol.41.004332. [6] S. Hädrich et al., ‘Carrier-envelope phase stable few-cycle laser system delivering more than 100 W, 1 mJ, sub-2-cycle pulses’, Optics Letters, vol. 47, no. 6, p. 1537, 2022, doi: 10.1364/ol.450991. [7] T. Nagy et al., ‘Generation of three-cycle multi-millijoule laser pulses at 318 W average power’, Optica, vol. 6, no. 11, p. 1423, 2019, doi: 10.1364/optica.6.001423. [8] S. Hädrich et al., ‘The ELI-ALPS HR2 Laser System: CEP-Stable Few-Cycle Pulses at 500W of Average Power’, p. W2A.3, 2021, doi: 10.1364/up.2020.w2a.3

2023-09-01

2024-01-01

abszolutóriumot szerzett

mJ osztályú lézer impulzusok nemlineáris utókompresszálása a néhány ciklusú tartományig